Configuración del motor eléctrico para girar el eje a velocidad constante bajo carga variable

Para lograr una velocidad constante en su motor en diferentes cargas, necesitará construir un sistema de control de circuito cerrado. Si está interesado en los componentes de subsistema listos, puede consultar los módulos de control de velocidad del motor Roboclaw en el mismo sitio web de ServoCity.

El uso de un sistema de circuito cerrado requiere la aplicación de un encoder de cuadratura montado en el eje del motor o en el eje de salida de la caja de engranajes. El control de velocidad del eje del motor puede ser mejor para la vida útil de la caja de engranajes. Se coloca un encoder en la salida de la caja de engranajes y, si hay juego en la caja de engranajes, el servicio realizado por el controlador puede hacer que la caja de engranajes esté expuesta a un desgaste mayor del que sería el caso.

Se anuncia que el controlador Roboclaw admite codificadores en cuadratura, pero no es seguro que pueda obtenerlos a través de ServoCity o si sus motores específicos permiten la conexión de un codificador al eje del motor.

Creo que no necesitas ningún circuito cerrado de regulación, sino un motor de inducción / w. Con la variación de la carga, la velocidad también variará, pero con una diferencia muy pequeña, alrededor del 5%.

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Solo necesitas calcular el par requerido. Digamos que 3Nm @ 200rpm, P M omega;
omega = 2 * pi * 200 rpm / 60 s = 21 rad / s
P = 63W
La velocidad síncrona (par cero) del motor de inducción de 4 polos es de 1500 rpm a 50 Hz o de 1800 rpm a 60 Hz. A un par completo, la velocidad suele ser de 1300 rpm a 50 Hz, 1500 a 60 Hz. Por lo tanto, necesitará un índice de reducción de 1500/200 = 7.5

El reductor de engranajes en sí tiene una pérdida, luego multiplica la potencia calculada con algún margen.

Este es un golpe muy cercano, 60W, relación de reductor de engranajes = 9, 2.7Nm de par de salida enlace

En la industria, usaríamos un Motor síncrono . Esto suele ser un motor de CA trifásico donde el motor acelerará para coincidir con la frecuencia de la línea de CA, hasta cierta carga máxima especificada.

Si no tiene un suministro trifásico a la mano pero desea usar ese tipo de motor, puede usar un Variable Frequency Drive (también conocido como VFD) que puede emitir una señal trifásica a cualquier frecuencia y, dependiendo de la cantidad de corriente que necesite, puede ejecutarla en una sola fase (porque solo la convierte en DC y luego lo invierte de nuevo en AC trifásico). Un VFD también tiene la capacidad de hacer funcionar ese motor en cualquier frecuencia desde cero hasta el doble de la frecuencia normal (por lo tanto, 120 Hz en América del Norte) para que tenga mucha más regulación de velocidad. Algunos modelos también le permiten compensar un poco de deslizamiento en función de la carga, por lo que puede corregir la velocidad en bucle abierto según la carga que tenga. Si realmente necesita una buena regulación, muchos también admiten un codificador externo o una entrada de tacómetro para el control de velocidad en bucle cerrado. Tenga en cuenta que para utilizar un VFD, el motor que seleccione debe tener la "clasificación nominal del inversor". Esto significa que el núcleo está construido de forma laminada para reducir las corrientes de Foucault de los elementos de alta frecuencia de la señal de CA que se está reconstruyendo.

Para alternativas menos costosas, puede usar un motorreductor síncrono o un motor paso a paso. Los últimos son particularmente baratos y te dan mucho torque a velocidades más lentas. Se utilizan mucho en impresoras 3D, unidades de disco, impresoras normales y enrutadores CNC de gama baja. Puede consultar los motores paso a paso en Automation Direct . Tenga en cuenta que necesita comprar un motor, una fuente de alimentación y un variador. Creo que sus unidades SureStep pueden programarse para hacer ciertas cosas, como correr a una velocidad que usted establece con un potenciómetro. Para incluso menos gastos, puede ejecutar un paso a paso desde un Arduino. Una forma es usar el tablero EasyDriver . Aquí hay un tutorial .